Ecoeficiencia en remediación de subsuelos por extracción por alto

Ecoeficiencia en
remediación de subsuelo
por extracción por
alto vacío
Actividades de
Consultoría
Ambiental y
Remediación de
SYUSA
Desde 1994, Saneamiento y
Urbanización S.A. (SYUSA)
ha participado en numerosos
proyectos de Remediación de
áreas contaminadas, Análisis
de Riesgo, Evaluaciones de Impacto Ambiental, Diagnósticos
de Estado Ambiental Base, Diseño y Seguimiento de Sistemas de Gestión Ambiental (s/
ISO 14001), Auditorías Ambientales, Diseño y Operación
de Sistemas de Gestión Integral de Residuos Sólidos, Optimizacion de Procesos Industriales, Evaluación de Pasivos
Ambientales (Due Dilligence),
etc.
ESTUDIO DE CASO:
Eco-Eficiencia en
sistemas de
Remediación
El presente artículo desarrolla
una metodología de aplicación de Indices de Eco-Eficiencia a distintas alternativas de remediación de subsuelos contaminados con hidrocarburos (napa freática, suelos
y gases ocluidos en suelos),
ilustrándose dicha metodología a través del análisis comparativo aplicado a un caso
real de contaminación por
pérdida de estanqueidad de
tanques soterrados de una Estación de Servicio.
Para el desarrollo de Indices
de Eco-Eficiencia, basados en
la protección ambiental y de
201
ECOEFICIENCIA EN REMEDIACIÓN DE SUBSUELO POR EXTRACCIÓN POR ALTO VACÍO
la salud humana, se consideraron los siguientes factores:
Precio competitivo para el
desarrollo del Proyecto.
Reducción del Consumo
de energía de los bienes y
servicios.
Reducción del Consumo
de insumos de los bienes y
servicios (incluyendo recursos no renovables, como el
Agua).
Reducción de la Dispersión de Contaminantes
(incluido gestión de residuos, efluentes y emisiones
de gases de invernadero).
Mejora de la Reciclabilidad de los materiales.
Extensión de la Durabilidad de los productos (bienes y servicios).
Cada caso de Remediación es
único en lo que respecta a las
características del sitio (físicas,
actividades productivas, comunidad vecina, infraestructura, servicios, etc.), y en cuanto al alcance de la contaminación: medios afectados, paráEc.1
EcoEfREM=
metros y valores de los mismos. La energía insumida,
consumo de bienes y servicios,
riesgos e interferencias asociadas, son particulares no sólo
de lo anterior, sino también
del sistema de descontaminación que se aplique. En este
sentido, los Indices de Eco-Eficiencia permiten facilitar la toma de decisiones respecto de
la alternativa de mayor EcoEficiencia, en casos específicos
de contaminación sobre los
que se evalúan diversas alternativas de remediación.
Indices de Eco-Eficiencia de
Proyectos de Remediación
El primer índice considerado
es el de Eco-Eficiencia de Remediación (EcoEf REM). Surge
del cociente entre el total de
Hidrocarburos
removidos
(HCREM), estimados a partir de
estudios previos, registro de
resultados operativos y seguimiento de muestreo, y el costo
industrial incurrido (C IND), desglosado éste en los componentes que hacen a la Eco-Eficiencia (ver Ec. 2).
HCREM
CIND
Ec. 2
con
CIND = H2O + ξ + INS + EFL + AIR + RES + CAMB
202
ECOEFICIENCIA EN REMEDIACIÓN DE SUBSUELO POR EXTRACCIÓN POR ALTO VACÍO
H2O
Costos resultantes del consumo de agua.
ξ
Costos resultantes del consumo energético.
INS
Costos por consumo de insumos / servicios subcontratados.
EFL
Costos necesarios para tratamiento de efluentes líquidos
hasta límites de vertido aceptables por legislación.
AIR
Costos de tratamiento de efluentes gaseosos hasta límites
normativos.
RES
Costos de gestión de residuos sólidos/semisólidos en el marco normativo.
CAMB
Compensación ante eventual detrimento ambiental / socioeconómico - Pérdidas económicas / compensación de impactos ocasionados al medio físico y social por las tareas de
remediación. Este factor presenta una alta incertidumbre.
Como puede verse, el índice
Eco-Ef REM se basa en la transformación de diferentes parámetros en costos económicos,
tal de generar unidades compatibles y comparables entre
sí a partir de factores diversos.
El segundo Indice considerado
es la Eco-Eficiencia Operativa (Eco-Ef OP), que combina la
eficiencia de remoción de hi-
drocarburos (E remoc.), medida como cantidad de HC removidos respecto al total presente en el sitio, y la eficiencia
de recuperación (E recup.) y
reinserción al proceso productivo de hidrocarburos sobrenadantes, lo que representa
un ahorro económico, energético y ambiental por el reciclaje del producto.
Ec.3
E(remoción) =
HCREM
x 100
HCTOT
E(recup.) =
HCREC
HCTOT
Ec.4
Ec.5
EcoEf
OP
=
x 100
HCREM x HCREC
x 100
(HC TOT)2
203
ECOEFICIENCIA EN REMEDIACIÓN DE SUBSUELO POR EXTRACCIÓN POR ALTO VACÍO
Cálculo Comparativo de
Eco-Eficiencia de 4
Alternativas de Remediación
Se evaluó la Eco-Eficiencia de
diversas alternativas de Remediación analizadas para un caso de contaminación de aguas
freáticas y suelos, incluyendo
gases ocluidos, en una Estación de Servicio. La napa freática presentaba niveles de hasta 35.000 ppm y espesores sobrenadantes de entre 1 y 120
mm; y 8.000 ppm de HTP en
suelos, hasta 5 m de profundidad. La contaminación provenía de cortes livianos (naftas).
La presencia de cámaras subterráneas confería riesgo de
explosión.
Las alternativas analizadas son
explicitadas en los puntos a
continuación, consignándose
los valores relativos a cada
una de ellas y los Indices de
Eco-Eficiencia correspondientes, en la siguiente Tabla Comparativa:
PARAMETRO
ALT. 1
ALT 2
ALT 3
ALT 4
Descripción
Sistema de Bombas
Unitarias e inyección
de solución arrastre
Sist. de Bombas Unitarias, Remoc. Sobrenadante y Remoción
Suelo
Sist. de Bombas Unitarias + Tratamiento
in-situ de suelos
Sistema de Extraccón
por Alto Vacío (EAV)
100
100
100
100
HC
TOT
(*)
HC
REM
50
90
23
95
HC
REC
10
12
5
18
E (remoción)
50 %
90 %
23 %
95 %
E (recuperación)
10 %
12%
5%
18 %
E (operativa)
22 %
33%
11 %
41 %
H2O
2
0
5
0
ξ
6
20
11
5
INS
14
30
17
8
EFL
8
5
11
3
AIR
0
0
0
2
RES
2
20
3
1
3
25
7
1
C
C
AMB
IND
(**)
E (remediac.)
204
Para facilitar el análisis, se procedió a estandarizar los datos
de cantidades de HC removidos y recuperados, y a costos
industriales, asignándose un
valor de 100 a la cantidad total de HC y un valor equivalente al costo industrial total (incurrido o presupuestado) mayor de entre las cuatro alternativas, relativizándose los valores parciales correspondientes.
35
100
55
20
1,43
0,90
0,42
4,75
ECOEFICIENCIA EN REMEDIACIÓN DE SUBSUELO POR EXTRACCIÓN POR ALTO VACÍO
ALT. 1 - Remediación mediante un Sistema de bombas unitarias
recuperación de producto
libre sobrenadante, lo que
se ve reflejado en un bajo
índice de recuperación.
Comprende un sistema de
bombeo desde cuatro pozos
independientes y tratamiento
in situ de los efluentes generados mediante un sistema de
separación de hidrocarburos
sobrenadantes por placas coalescentes, burbujeo (air stripping) y reactor de carbón activado para la corriente emergente, previo al vertido. Adicionalmente, con la finalidad
de cumplir el objetivo de descontaminación de suelos, se
previó un sistema de inyección
de una solución de arrastre de
hidrocarburos a través de la
matriz de suelo.
El bombeo de la solución
de arrastre presenta dificultades operativas sensibles
(pozos e infraestructura de
bombeo), con gran consumo de energía y costos por
el tratamiento del efluente. A su vez, implica un
abundante consumo de
agua.
El análisis efectuado determinó que este sistema es inviable, desde el punto de vista de
Eco-Eficiencia, en virtud de las
siguientes consideraciones:
Elevado costo industrial por
el bajo rendimiento y eficiencia de la remediación,
involucrando excesivos tiempos de operación.
No permite el cumplimiento de los objetivos de remediación para gases
ocluidos.
No presenta una óptima capacidad para captación y
La generación de residuos
especiales (ej: carbón activado impregnado con HC)
es elevada.
Existe mayor riesgo de dispersión de contaminantes
asociada al balance inyección/extracción, y al tiempo
operativo insumido.
El costo por compensación
ambiental resultante de las
limitaciones operativas determinadas por el bombeo
y el tiempo de operación es
elevado, ya que entorpece
la movilidad y condiciones
operativas de la Estación de
Servicio.
Las condiciones de seguridad son delicadas, debiendo segarse las cámaras subterráneas y monitorearse
exhaustivamente VOCs.
205
ECOEFICIENCIA EN REMEDIACIÓN DE SUBSUELO POR EXTRACCIÓN POR ALTO VACÍO
ALT. 2 - Sistema de Remediación por Bombas Unitarias, remoción de Sobrenadante y Remoción / Reemplazo de Suelos
Es igual a la Alt. 1, con adición
de un sistema de "skimmers"
de remoción de hidrocarburos
sobrenadantes, frentes de remoción de suelos contaminados para tratamiento ex-situ
en el marco de la normativa
ambiental vigente, e incorporación de suelos limpios. Se
consideraron dos alternativas
de tratamiento: incineración y
land-farming. Se concluyó que
esta alternativa es inviable
desde el punto de vista de
Eco-Eficiencia, debido a los
puntos siguientes:
Si bien la eficiencia de la remediación será completa, el
costo industrial para lograrla es muy elevado, no sólo
en cuanto a los términos
tangibles (insumos, energía, gestión de residuos
–transporte, tratamiento,
disposición–, etc.) sino también en lo que respecta al
costo ambiental, resultando
una fuerte limitación en la
operatividad de la Estación
de Servicio por clausura de
áreas o de toda la E/S, rotura de pavimento, movimiento de suelos, tránsito
de camiones (para egreso
del residuo peligroso resul-
206
tante de los suelos contaminados, e ingreso de suelos
de reemplazo).
El sistema genera grandes
volúmenes de suelos a tratar, elevándose el costo industrial (en mayor medida
para el segundo caso). Implica, por último, el aporte
de suelos limpios, lo que resulta en la explotación de
un recurso no renovable e
incremento del costo.
El tratamiento de las aguas
freáticas importa consideraciones similares al caso anterior, aunque de menor intensidad.
El sistema ofrece óptima
reinserción de HC sobrenadantes a la cadena productiva.
En cuanto a emisiones al aire, la remoción de suelos liberará importantes cantidades de VOCs, generando
además olores y riesgo de
incendio.
El costo por lucro cesante y
molestias ocasionadas a la
comunidad es excesivo.
ALT. 3 - Sistema de Remediación por Estabilización
in-situ de Suelos
Comprende la estabilización
de los contaminantes presentes en el sitio, mediante el
ECOEFICIENCIA EN REMEDIACIÓN DE SUBSUELO POR EXTRACCIÓN POR ALTO VACÍO
confinamineto de los contaminantes en la matriz de suelos,
esto es, la pérdida de la capacidad de dispersión / lixiviación, compatible con los objetivos ambientales.
El sistema requiere la extracción y tratamiento de aguas
freáticas y extracción de sobrenadante, tanto sea en virtud de los objetivos de remediación como porque éstos
perjudican la estabilización físico-química. Luego se procede a la etapa de inyección de
una solución específica (matriz suelo-contaminante) para
la inertización in situ.
Las sustancias contaminantes
quedan fijadas químicamente
a la matriz de suelo, con lo
cual la contaminación queda
remanente en el mismo sitio y
se controla mediante ensayos
de lixiviación, la no afectación
a otros medios físicos adyacentes. En cuanto a las aguas
freáticas, las mismas son remediadas en forma parcial, algo
menor a lo visto para la Alt. 1.
Si bien los objetivos de remediación son susceptibles
de ser cumplidos, este sistema presenta una baja EcoEficiencia, por la razón de
que los índices consideran
la tasa de remoción de HC,
la cual es baja (los HC permanecen en el sitio). Si consideramos que la pérdida
de potencial de afectación
es equiparable a la remoción de los contaminantes,
la Eco-Eficiencia mejora sustancialmente.
El sistema presenta limitaciones operativas en la Estación de Servicio (rotura parcial de pavimento; presencia de equipos de inyección,
etc.).
Se trata de un sistema con
altos costos industriales.
ALT. 4 - Sistema de Remediación por Extracción por
Alto Vacío (EAV)
El Sistema de Remediación de
Extracción por Alto Vacío
(EAV) permite la remoción de
hidrocarburos contaminantes
presentes en suelos, napa
freática y arrastre de gases
ocluidos en suelos, óptimo para permeabilidades moderadas a bajas: 10-3 a 10-5, para el
ulterior tratamiento in situ de
dichos componentes mediante
la oxidación catalítica de los
hidrocarburos. El sistema logra los requerimientos normativos de descarga de efluentes
líquidos y emisiones a la atmósfera, como así también reglamentaciones eléctricas, explosivas y sonoras.
De las 4 alternativas analizadas, el Sistema de EAV resultó
el de mayor Eco-Eficiencia, ya
207
ECOEFICIENCIA EN REMEDIACIÓN DE SUBSUELO POR EXTRACCIÓN POR ALTO VACÍO
que permite lograr el cumplimiento de los objetivos en
tiempos relativamente cortos y
a un costo industrial razonable
(moderado en energía e insumos, y bajo en consumo de
agua, gestión de residuos y tratamiento de emisiones al aire y
al agua) y a bajo riesgo. Ello se
debe a los siguientes factores:
El sistema permite la captación simultánea de vapores
de suelo, aguas no gravitacionales presentes en capilares de suelos, aguas freáticas y producto libre sobrenadante. Ello se debe a que
opera mediante una bomba
generadora de Alto Vacío
(hasta 24" Hg, es decir, entre 4 y 8 veces más que los
sistemas convencionales),
que deprime el nivel freático y extrae junto con la corriente líquida, los gases
SISTEMA DE
REMEDIACIÓN DE
SUELOS, GASES
Y AGUAS
SUBTERRÁNEAS Lay out
ocluidos en la matriz de
suelo.
La corriente extraída es derivada a una primera cámara de separación de fases
(líquido - vapor), derivándose la primera a un sistema de tratamiento de
efluentes compuesto por
un separador de hidrocarburos sobrenadantes, que
determina una óptima recuperación y reinserción de
este componente a la cadena productiva. El efluente
es tratado en fases ulteriores que pueden requerir
acondicionamientos similares a los mencionados en
los anteriores casos, si bien
con una notablemente menor intensidad de tratamiento, ya que el sistema
EAV maximiza la localización de la contaminación
en la corriente gaseosa extraída.
Venteo
Separador líq/gas
Gas
Bomba de vacío
Gas
Oxidador
Catalítico
Gas
Agua excedente
Cabezal
Control de descarga
Gas/agua
Agua
Aire
Efluente
Almacenamiento
hidrocarburo
Pozo de extracción
208
Separador Agua/
hidrocarburo
Cuerpo receptor
Tratamiento de efluentes
Sistema de Tratamiento del Efluente
del Equipo de Remediación
ECOEFICIENCIA EN REMEDIACIÓN DE SUBSUELO POR EXTRACCIÓN POR ALTO VACÍO
Equipos de extracción por alto vacío en diferentes instalaciones para proyectos de remediación de SYUSA.
La generación de residuos
es mínima.
La dispersión de contaminación asociada a la dinámica
subterránea es la menor de
las alternativas consideradas, en virtud de una mayor
capacidad de arrastre y captación del sistema.
El costo por compensación
ambiental es también el mínimo de los considerados.
El sistema permite la continuación de las actividades
comerciales previas y representa un bajo riesgo a la salud humana y al medio ambiente, una vez puesto en
régimen.
drocarburos es una herramienta válida para la toma de
decisiones relativa a la selección de la alternativa tecnológica a utilizar. Efectivamente,
esta aproximación es idónea
para sopesar los costos industriales, riesgos e impactos. El
enfoque requiere el conocimiento cabal de la siguiente
información:
las características del medio
ambiente (físicas, socioeconómicas, operativas, comerciales, etc.) y de la contaminación;
Conclusiones
las alternativas tecnológicas
analizadas en relación a las
condiciones del sitio, y las
respectivas consideraciones
ambientales;
El enfoque utilizado respecto
de Indices de Eco-Eficiencia de
Sistemas de Remediación de
sitios contaminados con hi-
los costos presupuestados
para las distintas fases y
componentes de cada alternativa de proyecto, a partir
209
ECOEFICIENCIA EN REMEDIACIÓN DE SUBSUELO POR EXTRACCIÓN POR ALTO VACÍO
de hipótesis y estimación de
resultados de gestión.
Ello permite la generación de
índices de Eco-Eficiencia a ser
utilizados en la toma de decisiones, sopesándose los factores que hacen a un máximo logro de los objetivos de remediación al menor costo ambiental posible (reflejado a su
vez en el cómputo económico
de los distintos factores que
hacen a la Eco-Eficiencia).
En este marco, la Extracción
por Alto Vacío resultó la alternativa ampliamente más efectiva de las consideradas, por
cuanto:
permite el arrastre de gases
junto con la corriente de
Contacto:
Ing. Alejandro J. Sarubbi
Tel.: 54-11-4318-5597
[email protected]
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agua edáfica y aguas freáticas, aumentando su potencial de captación de contaminación;
favorece la operación en un
medio gaseoso, minimizando los esfuerzos de acondicionamiento de los efluentes emergentes;
genera la oxidación catalítica de la corriente de hidrocarburos, proceso de elevada eficiencia, que no requiere aportes energéticos
específicos y que adecua las
emisiones al aire.
Todo ello favorece un óptimo
logro de los objetivos de remediación a un óptimo nivel
de Eco-Eficiencia.